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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung bei einem Start einer Brennkraftmaschine.
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[Stand der Technik]
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Beim Starten einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern ist eine Zylinderidentifizierung für die Kraftstoffeinspritzung, die Zündung u. a. zu angemessenen Zeitpunkten erforderlich, wobei ein Zylinder bestimmt wird, der den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht, und zwar den oberen Totpunkt beim Übergang vom Verdichtungstakt zum Expansionstakt. Zu diesem Zweck werden in der Regel ein Kurbelsensor zum Erhalten eines der Rotation eines Kurbelrades entsprechenden Signals und ein Nockenwellensensor zum Erhalten eines der Rotation eines Nockenrades entsprechenden Signals vorgesehen, um die Zylinderidentifizierung auf Basis eines Auftrittsmusters der Ausgangssignale, einer Relation zwischen den beiden Signalen u. a. vorzunehmen (vgl. z. B. Patentdokument 1).
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[Vorveröffentlichung]
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[Patentdokument(e)]
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[Patentdokument 1]
JP 2005-320945 A (Seiten
5 -
11;
1 -
7)
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[Offenbarung der Erfindung]
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[Zu lösende Aufgabe der Erfindung]
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Der Kurbelsensor oder der Nockenwellensensor könnte aus irgendeinem Grund ausfallen, wobei benötigte Signale nicht mehr erhalten werden könnten. Zur Sicherung des zuverlässigen Motorbetriebs u. a. ist wünschenswert, ein Mittel zu realisieren, das auch in einem solchen Fall den Start der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Zum Ermöglichen des Startes der Brennkraftmaschine im Falle, dass infolge eines Ausfalls des Nockenwellensensors kein Signal des Nockenwellensensors ausgegeben wird, ist z. B. ein Mittel denkbar, gemäß dem eine Testeinspritzung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erfolgt, um eine Zylinderidentifizierung in Abhängigkeit davon vorzunehmen, ob eine Erhöhung der Rotationsänderung der Brennkraftmaschine auftritt.
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Konkret findet die Testeinspritzung für einen der Zylinder statt, deren Kolben sich gemäß dem Ergebnis einer Überprüfung anhand eines Ausgangssignals des Kurbelsensors am oberen Totpunkt befinden. Hat die Größe des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle von einem Zeitpunkt vor der Testeinspritzung bis zu einem Zeitpunkt nach der Testeinspritzung einen vorbestimmten Schwellwert überschritten, wird bestimmt, dass sich der Zylinder, bei dem die Testeinspritzung erfolgte, am oberen Verdichtungstotpunkt befand.
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Beim Einsatz eines solchen Mittels müsste jedoch der vorbestimmte Schwellwert für jeden Typ der Brennkraftmaschine im Entwicklungsstadium durch Versuche u. a. festgelegt werden. Darüber hinaus müsste man den Schwellwert erneut festlegen, wenn nach Beginn einer Massenproduktion der Brennkraftmaschine eine hardwaremäßige Änderung der Anbaukomponente, des Schwungrates o. ä. der Brennkraftmaschine erfolgen würde, wobei sich die Größe des durch Verbrennung auftretenden Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle ändern könnte. Dabei ist auch die Überprüfung des Schwellwertes in Reaktion auf einen Verschleiß der Brennkraftmaschine nicht möglich.
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Angesichts des obigen Sachverhaltes liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, wobei ein Schwellwert, der für die Zylinderidentifizierung beim Ausfall eines Nockenwellensensors nötig wäre und mit einer Anstiegsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle verglichen würde, beim normalen Start der Brennkraftmaschine berechnet und gespeichert wird.
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[Mittel zum Lösen der Aufgabe]
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Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine:
- - einen Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt, der feststellt, ob ein Nockenwellensensor abnormal arbeitet;
- - einen Testeinspritzungsabschnitt, der bei Feststellung des Nockenwellensensors als abnormal eine Testeinspritzung durchführt, wobei Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt wird, der anhand eines Ausgangssignals des Kurbelsensors ausgewählt wird,
- - einen Zylinderbestimmungsabschnitt, der durch Vergleich einer Zustandsgröße des Zylinders, bei dem die Testeinspritzung erfolgte, mit einem Schwellwert einen Zylinder bestimmt, der sich am oberen Verdichtungstotpunkt befindet, und
- - einen Schwellwertrechner, der einen Schwellwert berechnet,
wobei der Schwellwertrechner den Schwellwert im Normalbetrieb des Nockenwellensensors berechnet.
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Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird erfindungsgemäß ferner ein Verfahren zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, für das eine Einrichtung zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine verwendet wird, die einen Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt, einen Testeinspritzungsabschnitt, einen Zylinderbestimmungsabschnitt und einen Schwellwertrechner umfasst, wobei das Zylinderbestimmungsverfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Feststellen durch den Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt, ob ein Nockenwellensensor abnormal arbeitet;
- - Testeinspritzung, wobei bei Feststellung des Nockenwellensensors als abnormal der Testeinspritzungsabschnitt Kraftstoff in einen Zylinder einspritzt, der anhand eines Ausgangssignals eines Kurbelsensors ausgewählt wird;
- - Bestimmen eines am oberen Verdichtungstotpunkt befindlichen Zylinders durch den Zylinderbestimmungsabschnitt, indem eine Zustandsgröße des Zylinders, bei dem die Testeinspritzung erfolgte, mit einem Schwellwert verglichen wird; und
- - Berechnen eines Schwellwertes durch den Schwellwertrechner,
wobei der Schwellwertrechner den Schwellwert im Normalbetrieb des Nockenwellensensors berechnet.
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[Vorteile der Erfindung]
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Erfindungsgemäß wird ein Schwellwert, der für die Zylinderidentifizierung beim Start der Brennkraftmaschine bei einem Störungsfall des Nockenwellensensors nötig wäre, beim normalen Start der Brennkraftmaschine berechnet und gespeichert. Der Schwellwert müsste daher nicht erneut festgelegt werden, auch wenn nach Beginn einer Massenproduktion der Brennkraftmaschine eine hardwaremäßige Änderung erfolgen würde, wobei sich die Größe des durch Verbrennung auftretenden Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle ändern könnte. Erfindungsgemäß kann ferner ein angemessener Schwellwert gewählt werden, wodurch man auch auf einen Verschleiß der Brennkraftmaschine reagieren kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, die beispielhaft den Aufbau der Einrichtung zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine zeigt, auf die das Verfahren zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
- 2 ist ein Blockschaltbild, das beispielhaft den Aufbau eines Steuergerätes gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine Ansicht, die eine Anordnung der Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
- 4 ist ein Flussdiagramm eines Unterprogramms, das beispielhaft den Betrieb des Steuergerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5 ist ein Flussdiagramm eines Unterprogramms, das beispielhaft den Betrieb des Steuergerätes gemäß der zweiten und der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung wird nicht auf die Bauteile, die Anordnung u. a. gemäß der folgenden Erläuterung beschränkt, sondern kann im Rahmen des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung verschieden abgewandelt werden. Außerdem sind die gleichen Bauteile in den jeweiligen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, um ggf. auf ihre Erläuterung zu verzichten.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt beispielhaft den Aufbau der Einrichtung zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine, auf die das Verfahren zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine angewendet wird. Die Brennkraftmaschine 1 ist z. B. ein Dieselmotor mit 4 Zylindern, wobei ein Einlassventil 15 beim Ansaugtakt geöffnet wird, um Luft über einen Einlasskanal 17 in den Zylinder einzulassen, während ein Auslassventil 16 beim Ausstoßtakt geöffnet wird, um Abluft über einen Auslasskanal 18 aus dem Zylinder auszulassen. Im oberen Bereich des Zylinders der Brennkraftmaschine 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 2 angeordnet, über das Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt wird. In 1 wird auf eine Darstellung der Teile oberhalb des Einlasskanals 17 und des Auslasskanals 18 im Zylinderkopfbereich verzichtet.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Kurbelwelle 6 versehen, an der ein Kurbelrad 7 vorgesehen ist. In der Nähe vom Randbereich des Kurbelrades 7 ist ein Kurbelsensor 8 vorgesehen. Ein Ausgangssignal des Kurbelsensors 8 wird einer elektronischen Steuereinheit 20 zugeführt und für die Motordrehzahlberechnung, die später erwähnte Motorstartsteuerung u. a. zur Verfügung gestellt.
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Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ein Nockenrad 10. Im Zentrum des Nockenrades 10 ist eine Nockenradwelle 9 vorgesehen. Die Nockenradwelle 9 ist eingerichtet, synchron mit einer Nockenwelle (nicht dargestellt) zu rotieren. Alternativ könnte das Nockenrad 10 direkt an der Nockenwelle (nicht dargestellt) angebracht werden. In der Nähe vom Randbereich des Nockenrades 10 ist ein Nockenwellensensor 11 vorgesehen. Ein Ausgangssignal des Nockenwellensensors 11 wird der elektronischen Steuereinheit 20 zugeführt, um es für die später erwähnte Motorstartsteuerung u. a. zur Verfügung zu stellen.
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Die elektronische Steuereinheit 20 umfasst z. B. einen Mikrocontroller (nicht dargestellt) als zentrales Bauteil mit dem bereits und allgemein bekannten Aufbau und Speicherelemente (nicht dargestellt), wie etwa einen RAM, einen ROM u. a. Die elektronische Steuereinheit 20 umfasst eine Ansteuerschaltung (nicht dargestellt), die das Kraftstoffeinspritzventil 2 elektrisch ansteuert, und führt das erfindungsgemäße Verfahren zur Zylinderidentifizierung für eine Brennkraftmaschine aus.
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Für die elektronische Steuereinheit 20 werden neben den Ausgangssignalen des Kurbelsensors 8 und des Nockenwellensensors 11 auch z. B. eine Gaspedalstellung, eine Außentemperatur, ein Atmosphärendruck u. a., von verschiedenen, nicht dargestellten Sensoren erfasst und ihr zugeführt, um diese Signale für die Steuerung des Betriebs und zur Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine 1 durch die elektronische Steuereinheit 20, für die später erwähnte Motorstartsteuerung u. a. zur Verfügung zu stellen.
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Das Kurbelrad 7 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist scheibenförmig gebildet, wobei an seiner Außenumfangsfläche mehrere Vorsprünge 7b äquidistant und radial nach außen ragend gebildet sind. Die Vorsprünge 7b des Kurbelrades 7 sind beispielsweise mit einem Abstand von 6° in Umfangsrichtung vorgesehen, wobei ein zahnloser Abschnitt 7c vorgesehen ist, in dem zwei kontinuierliche Vorsprünge fehlen.
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Das Kurbelrad 7 und der Kurbelsensor 8 weisen keine erfindungsspezifischen, sondern herkömmliche Strukturen auf.
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Die Befestigungsposition des Kurbelrades 7 an der Kurbelwelle 6 wird unter Berücksichtigung der Relation der Drehposition des Kurbelrades 7 zum Takt jedes Zylinders voreingestellt.
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Das Nockenrad 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist scheibenförmig gebildet, wobei an seiner Außenumfangsfläche vier Vorsprünge 10b mit einem Abstand von 90° radial nach außen ragend gebildet sind. An der Außenumfangsfläche des Nockenrades 10 ist ein anderer Vorsprung 10c als der Vorsprung 10b zwischen den Vorsprüngen 10b gebildet. Die Vorsprünge 10b und 10c des Nockenrades 10 sind ausgebildet, um einen größeren Winkel in Umfangsrichtung zu bilden als jenen der Vorsprünge 7b des Kurbelrades 7.
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Auch das Nockenrad 10 und der Nockenwellensensor 11 weisen keine erfindungsspezifischen, sondern herkömmliche Strukturen auf.
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Die Befestigungsposition des Nockenrades 10 an der Nockenradwelle 9 wird unter Berücksichtigung der Relation zu den Stellen des Einlassventils 15 und des Auslassventils 16 jedes Zylinders voreingestellt.
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Die Kurbelwelle 6 und die Nockenwelle (nicht dargestellt) sind durch einen Zahnriemen oder eine Kette miteinander verbunden, wobei die Phasen des Kurbelrades 7 und des Nockenrades 10 auf eine vorbestimmte Lagebeziehung voreingestellt werden.
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Das Kurbelrad 7 und das Nockenrad 10 sind derart eingerichtet, dass während einer zweimaligen Umdrehung des Kurbelrades 7 das Nockenrad 10 einmal umgedreht wird. Während der zweimaligen Umdrehung des Kurbelrades 7 erfolgt bei vier Zylindern jeweils ein Motorzyklus aus Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Expansionstakt und Ausstoßtakt.
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Als Nächstes wird ein beispielhafter Aufbau der elektronischen Steuereinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 erläutert. 2 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Teils der elektronischen Steuereinheit 20 zeigt, der als erfindungsgemäße Einrichtung zur Zylinderbestimmung für eine Brennkraftmaschine funktioniert.
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Die elektronische Steuereinheit 20 umfasst einen Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt 30, einen Testeinspritzungsabschnitt 32, einen Zylinderbestimmungsabschnitt 34, einen Kraftstoffeinspritzungsregler 40, einen Schwellwertrechner 42 und einen Speicher 44.
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Der Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt 30 stellt fest, ob der Nockenwellensensor 11 defekt ist. Konkret kann der Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt 30 einen Ausfall des Nockenwellensensors 11 feststellen, wenn kein Ausgangssignal des Nockenwellensensors 11 der elektronischen Steuereinheit 20 zugeführt wird.
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Wenn der Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt 30 feststellen würde, dass der Nockenwellensensor 11 normal arbeitet, würde der Kraftstoffeinspritzungsregler 40 in einem bereits bekannten Verfahren anhand der Ausgangssignale des Nockenwellensensors 11 und des Kurbelsensors 8 beim Start der Brennkraftmaschine 1 bestimmen, welcher Kolben 19 welches Zylinders den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht. Der Kraftstoffeinspritzungsregler 40 lässt die Brennkraftmaschine 1 dadurch an, dass Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt wird, dessen Kolben 19 als Allererster nach dem Durchdrehen den oberen Verdichtungstotpunkt erreichen sollte. Nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 erfolgt durch den Kraftstoffeinspritzungsregler 40 die Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder in einer vorbestimmten Reihenfolge, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 fortzusetzen (später näher erläutert).
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Falls hingegen beim Start der Brennkraftmaschine 1 der Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt 30 den Nockenwellensensor 11 als abnormal feststellt, erfolgt eine Testeinspritzung zur Zylinderidentifizierung durch den Testeinspritzungsabschnitt 32.
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Anlässlich der Erläuterungen der Testeinspritzung wird zunächst die Anordnung der Zylinder der Brennkraftmaschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Zylinder, der vom Kurbelrad 7 am weitesten entfernt ist, als erster Zylinder C1 bezeichnet. Die restlichen Zylinder sind in Richtung vom ersten Zylinder C1 zum Kurbelrad 7 jeweils als zweiter Zylinder C2, dritter Zylinder C3 und vierter Zylinder C4 bezeichnet. Am ersten Zylinder C1 ist ein Kolben 19a angeordnet, am zweiten Zylinder C2 ein Kolben 19b, am dritten Zylinder ein Kolben 19c und am vierten Zylinder C4 ein Kolben 19d. Bei der folgenden Erläuterung ist der Kolben ggf. mit 19 bezeichnet, falls der Zylinder, an dem der Kolben angeordnet ist, nicht bestimmt ist.
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Wie in 3 gezeigt, ist die Brennkraftmaschine 1 derart ausgebildet, dass beim Erreichen des oberen Totpunkts durch den Kolben 19a des ersten Zylinders C1 und den Kolben 19d des vierten Zylinders C4 der Kolben 19b des zweiten Zylinders C2 und der Kolben 19c des dritten Zylinders C3 den unteren Totpunkt erreichen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist die Brennkraftmaschine 1 ferner derart ausgebildet, dass beim Erreichen des oberen Totpunkts durch den Kolben 19a des ersten Zylinders C1 und den Kolben 19d des vierten Zylinders C4 der Kolben 19b des zweiten Zylinders C2 und der Kolben 19c des dritten Zylinders C3 den oberen Totpunkt erreichen. Ferner findet die Verbrennung derart statt, dass, wenn die erste Verbrennung beim ersten Zylinder C1 erfolgt, die weitere Verbrennung in der Reihenfolge des dritten Zylinders C3, des vierten Zylinders C4, des zweiten Zylinders C2, des ersten Zylinders C1 ... erfolgt. Die Phasenbeziehung zwischen den Kolben 19a - 19d der jeweiligen Zylinder und die Reihenfolge der Verbrennung bei jedem Zylinder sind bereits bekannt.
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Nun erfolgt die Erläuterung der Testeinspritzung. Falls der Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt 30 den Nockenwellensensor 11 als abnormal feststellt, kann der Kraftstoffeinspritzungsregler 40 nicht bestimmen, welcher Kolben 19 welches Zylinders beim Start der Brennkraftmaschine 1 den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht. In einem solchen Fall erfolgt eine Testeinspritzung durch den Testeinspritzungsabschnitt 32. Anhand des Ergebnisses der Testeinspritzung bestimmt der Zylinderbestimmungsabschnitt 34, welcher Kolben 19 welches Zylinders den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht.
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Der Testeinspritzungsabschnitt 32 kann anhand eines Ausgangssignals des Kurbelsensors 8 in einem bereits bekannten Verfahren einen Zeitpunkt erfassen, zu dem der Kolben 19a des ersten Zylinders C1 und der Kolben 19d des vierten Zylinders C4 den oberen Totpunkt erreichen. Der Testeinspritzungsabschnitt 32 kann jedoch nicht bestimmen, welcher der Kolben 19a und 19d sich am oberen Verdichtungstotpunkt, d. h. am oberen Totpunkt beim Übergang vom Verdichtungstakt zum Expansionstakt, befindet, oder welcher der beiden sich am oberen Totpunkt des Ausstoßes, d. h. am oberen Totpunkt beim Übergang vom Ausstoßtakt zum Ansaugtakt, befindet. Entsprechendes gilt für den Fall, dass der Kolben 19b des zweiten Zylinders C2 und der Kolben 19c des dritten Zylinders C3 den oberen Totpunkt erreichen.
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Der Testeinspritzungsabschnitt 32 führt somit die Testeinspritzung von Kraftstoff für den ersten Zylinder C1 zu einem Zeitpunkt durch, zu dem der Kolben 19a des ersten Zylinders C1 und der Kolben 19d des vierten Zylinders C4 einen vorbestimmten Bereich um den oberen Totpunkt erreichen.
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Der Zylinderbestimmungsabschnitt 34 erfasst anhand eines Ausgangssignals des Kurbelsensors 8 eine Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 bei der Testeinspritzung durch den Testeinspritzungsabschnitt 32. Überschreitet die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 einen vorbestimmten Schwellwert, beurteilt der Zylinderbestimmungsabschnitt 34, dass der Kraftstoff, der bei der Testeinspritzung eingespritzt wurde, beim ersten Zylinder C1 verbrannt wurde. Dabei bestimmt der Zylinderbestimmungsabschnitt 34, dass sich der Kolben 19a des ersten Zylinders C1 bei der Testeinspritzung im vorbestimmten Bereich um den oberen Verdichtungstotpunkt befand. Danach erfolgt durch den Kraftstoffeinspritzungsregler 40 die Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder in der oben erwähnten Reihenfolge, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 fortzusetzen.
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Falls die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 den vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet, bestimmt der Zylinderbestimmungsabschnitt 34, dass sich der Kolben 19d des vierten Zylinders C4 bei der Testeinspritzung im vorbestimmten Bereich um den oberen Verdichtungstotpunkt befand. Der Zylinderbestimmungsabschnitt 34 bestimmt zugleich auf Basis der besagten Reihenfolge der Verbrennung, dass der Kolben 19b des zweiten Zylinders C2 als Nächstes den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht.
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Danach wird als zweite Testeinspritzung der Kraftstoff durch den Testeinspritzungsabschnitt 32 in den zweiten Zylinder C2 zu einem Zeitpunkt eingespritzt, zu dem der Kolben 19b des zweiten Zylinders C2 und der Kolben 19c des dritten Zylinders C3 den vorbestimmten Bereich um den oberen Totpunkt erreichen. Der durch die zweite Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoff wird auf jeden Fall verbrannt, so dass nach der zweiten Testeinspritzung die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 den Schwellwert überschreiten sollte. Danach erfolgt durch den Kraftstoffeinspritzungsregler 40 die Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder in der besagten Reihenfolge, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 fortzusetzen.
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Für den als Zeitpunkt der Testeinspritzung dienenden vorbestimmten Bereich um den oberen Totpunkt des Kolbens 19 reicht ein Bereich, in dem die Verbrennung in dem Fall auftritt, dass sich die Phase des Kolbens 19 des Zylinders, bei dem die Testeinspritzung erfolgte, in der Nähe vom oberen Verdichtungstotpunkt befindet. Der vorbestimmte Bereich kann durch Versuche oder Simulationen voreingestellt werden.
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Der Schwellwertrechner 42 berechnet einen Schwellwert, der im Zylinderbestimmungsabschnitt 34 verwendet wird. Der Schwellwert wird bei jeder Kraftstoffeinspritzung beim Start durch den Kraftstoffeinspritzungsregler 40 im Normalbetrieb des Nockenwellensensors 11 erhalten. Konkret erhält der Schwellwertrechner 42 beim Start der Brennkraftmaschine 1 eine Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 beim Auftritt der ersten Verbrennung anhand eines Ausgangssignals des Kurbelsensors 8 und berechnet einen Schwellwert anhand der Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit.
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Das Verfahren zum Berechnen eines Schwellwertes anhand der Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit hat verschiedene mögliche Abläufe. Z. B. kann das folgende Verfahren ausgewählt werden, gemäß dem beim Start der Brennkraftmaschine 1 eine Subtraktion eines vorbestimmten Wertes von der Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 beim Auftritt der ersten Verbrennung erfolgt, oder eine Multiplikation der Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit mit einem vorbestimmten Koeffizienten unter 1 erfolgt.
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Falls ein früher berechneter Schwellwert gespeichert ist, ersetzt der Speicher 44 den gespeicherten Schwellwert durch einen neuen Schwellwert, der durch den Schwellwertrechner 42 berechnet wurde. Durch diese Verarbeitung kann der Speicher 44 ständig den neuesten Schwellwert enthalten. Falls ferner kein früher berechneter Schwellwert im Speicher 44 gespeichert ist (z. B. beim ersten Start der Brennkraftmaschine 1 nach der Herstellung), speichert der Speicher 44 den durch den Schwellwertrechner 42 berechneten Schwellwert.
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Bei der obigen Erläuterung des Testeinspritzungsabschnittes 32 wurde der Ablauf erläutert, gemäß dem die Testeinspritzung von Kraftstoff für den ersten Zylinder C1 zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der Kolben 19a des ersten Zylinders C1 und der Kolben 19d des vierten Zylinders C4 den vorbestimmten Bereich um den oberen Totpunkt erreichen. Der Zylinder für die Testeinspritzung ist jedoch nicht auf den oben genannten Zylinder beschränkt. Die Testeinspritzung kann also nicht für den ersten Zylinder C1, sondern für den vierten Zylinder C4 zu demselben Zeitpunkt erfolgen. Es ist auch möglich, dass die Testeinspritzung für den zweiten Zylinder C2 oder den dritten Zylinder C3 zu einem Zeitpunkt erfolgen, zu dem der Kolben 19b des zweiten Zylinders C2 und der Kolben 19c des dritten Zylinders C3 den vorbestimmten Bereich um den oberen Totpunkt erreichen.
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In jedem Fall erfolgt die zumindest zweimalige Testeinspritzung auf obige Weise, wodurch der Zylinder bestimmt werden kann, der den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht.
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Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm eines Unterprogramms in 4 die Verarbeitungsprozesse der Motorstartsteuerung durch die elektronische Steuereinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
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Zunächst wird in Schritt S102 durch den Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt 30 überprüft, ob der Nockenwellensensor 11 abnormal arbeitet. Bezüglich der Überprüfungsweise wird auf die obige Erläuterung des Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitts 30 verwiesen. Bei der Beurteilung (JA) in Schritt S102, dass der Nockenwellensensor abnormal arbeitet, geht die Verarbeitung zu Schritt S104 über. Bei der Beurteilung (NEIN), dass der Nockenwellensensor nicht defekt ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S112 über.
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In Schritt S104 wird überprüft, ob die Brennkraftmaschine 1 im Startmodus ist. Mit dem Startmodus ist hierbei ein Zustand gemeint, in dem durch das Betätigen eines nicht dargestellten Zündschlüssels das Durchdrehen begonnen wird und die Zylinderidentifizierung stattfindet. Bei der Beurteilung (JA) in Schritt S104, dass die Brennkraftmaschine 1 im Startmodus ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S106 über. Bei der Beurteilung (NEIN), dass die Brennkraftmaschine 1 nicht im Startmodus ist, kehrt die Verarbeitung zu einem nicht dargestellten Hauptprogramm zurück.
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In Schritt S106 erfolgt durch den Testeinspritzungsabschnitt 32 eine Testeinspritzung für die Zylinderidentifizierung, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S108 übergeht. Bezüglich der Testeinspritzung wird auf die obige Erläuterung des Testeinspritzungsabschnittes 32 verwiesen.
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In Schritt S108 wird durch den Zylinderbestimmungsabschnitt 34 überprüft, ob eine Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 nach der Testeinspritzung einen Schwellwert überschreitet. Bei der Beurteilung (JA), dass die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 den Schwellwert überschreitet, geht die Verarbeitung zu Schritt S110 über.
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Bei der Beurteilung (JA) in Schritt S108, dass die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 nach der Testeinspritzung den Schwellwert überschreitet, erkennt man, dass der bei der Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoff verbrannt wurde. Dabei wird also bestimmt, dass sich der Kolben 19 des Zylinders, bei dem die Testeinspritzung erfolgte, bei der Testeinspritzung im vorbestimmten Bereich um den oberen Verdichtungstotpunkt befand.
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Bei der Beurteilung (NEIN) in Schritt 108, dass die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 den Schwellwert nicht überschreitet, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S106 zurück, um die zweite Testeinspritzung vorzunehmen. Bei der zweiten Testeinspritzung wird der Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt, dessen Kolben 19 als Nächstes den vorbestimmten Bereich um den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht, wie dies oben bezüglich des Testeinspritzungsabschnittes 32 erläutert ist. Bei der Verarbeitung in Schritt S108 nach der zweiten Testeinspritzung wird somit beurteilt (JA), dass die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 den Schwellwert überschreitet, wobei die Verarbeitung zu Schritt S110 übergeht.
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In Schritt S110 wird durch den Zylinderbestimmungsabschnitt 34 erkannt, dass die Zylinderidentifizierung erfolgreich war, wobei die Verarbeitung zu Schritt S122 übergeht.
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Auf der anderen Seite wird in Schritt S112 überprüft, ob die Brennkraftmaschine 1 im Startmodus ist. Diese Verarbeitung entspricht dem besagten Schritt S104. Bei der Beurteilung (JA), dass die Brennkraftmaschine 1 im Startmodus ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S114 über. Bei der Beurteilung (NEIN), dass die Brennkraftmaschine 1 nicht im Startmodus ist, kehrt die Verarbeitung zum nicht dargestellten Hauptprogramm zurück.
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In Schritt S114 bestimmt der Kraftstoffeinspritzungsregler 40 anhand der Ausgangssignale des Nockenwellensensors 11 und des Kurbelsensors 8 im bereits bekannten Verfahren einen Zylinder, dessen Kolben 19 den oberen Verdichtungstotpunkt erreicht. Durch den Kraftstoffeinspritzungsregler 40 wird dann der Kraftstoff zum vorbestimmten Zeitpunkt in den Zylinder eingespritzt, dessen Kolben 19 als Allererster nach dem Durchdrehen den oberen Verdichtungstotpunkt erreichen sollte, wodurch die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird. Anschließend geht die Verarbeitung zu Schritt S116 über.
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In Schritt S116 erhält der Schwellwertrechner 42 anhand des Ausgangssignals des Kurbelsensors 8 eine Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 bei der ersten Verbrennung im vorhergehenden Schritt S114, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S118 übergeht.
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In Schritt S118 berechnet der Schwellwertrechner 42 anhand der im vorhergehenden Schritt S116 erhaltenen Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 einen Schwellwert, der in Schritt S108 verwendet wird. Die Verarbeitung geht dann zu Schritt S120 über. Bezüglich der Berechnung des Schwellwertes wird auf die obige Erläuterung des Schwellwertrechners 42 verwiesen.
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Falls ein früher berechneter Schwellwert im Speicher 44 gespeichert ist, ersetzt der Speicher 44 in Schritt S120 den gespeicherten Schwellwert durch einen in Schritt S118 berechneten neuen Schwellwert. Falls kein früher berechneter Schwellwert im Speicher 44 gespeichert ist (z. B. beim ersten Start der Brennkraftmaschine 1 nach der Herstellung), speichert der Speicher 44 den in Schritt S118 berechneten Schwellwert. Nach dem Speichern des Schwellwertes in Schritt S120 geht die Verarbeitung zu Schritt S122 über.
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In Schritt S122 wird durch den Kraftstoffeinspritzungsregler 40 der Motorstart erkannt, woraufhin der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 fortgesetzt wird.
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Wie oben erwähnt, wird erfindungsgemäß ein Schwellwert, der für die Zylinderidentifizierung beim Start der Brennkraftmaschine 1 bei einem Störungsfall des Nockenwellensensors 11 nötig wäre, beim normalen Start der Brennkraftmaschine 1 berechnet und gespeichert. Der Schwellwert müsste daher nicht erneut festgelegt werden, auch wenn nach Beginn einer Massenproduktion der Brennkraftmaschine 1 eine hardwaremäßige Änderung erfolgen würde, wobei sich die Größe des durch Verbrennung auftretenden Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle ändern könnte.
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Erfindungsgemäß wird ferner der Schwellwert bei jedem Start der Brennkraftmaschine 1 berechnet und gespeichert, so dass ein hochpräziser Schwellwert gewählt werden kann, wodurch man auch auf einen Verschleiß der Brennkraftmaschine reagieren kann.
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(Zweite Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Verfahren zur Aktualisierung des Schwellwertes im Speicher 44.
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Falls im Speicher 44 bereits ein Schwellwert gespeichert worden ist und durch den Schwellwertrechner 42 ein neuer Schwellwert berechnet wird, aktualisiert der Speicher 44 gemäß der ersten Ausführungsform den bereits gespeicherten Schwellwert jedes Mal auf den neu berechneten Schwellwert.
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Falls im Speicher 44 bereits ein Schwellwert gespeichert worden ist und durch den Schwellwertrechner 42 ein neuer Schwellwert berechnet wird, aktualisiert der Speicher 44 gemäß der zweiten Ausführungsform hingegen bei Erfüllung einer vorbestimmten Bedingung den bereits gespeicherten Schwellwert auf den neu berechneten Schwellwert.
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Wird beim Start der Brennkraftmaschine 1 ein neuer Schwellwert durch den Schwellwertrechner 42 berechnet, berechnet der Speicher 44 die Differenz zwischen dem neu berechneten Schwellwert und dem im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert. Ist die berechnete Differenz kleiner/gleich einem vorbestimmten Referenzwert, streicht der Speicher 44 den neu berechneten Schwellwert und behält den im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert bei.
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Überschreitet hingegen die Differenz zwischen dem neu berechneten Schwellwert und dem im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert den vorbestimmten Referenzwert, ersetzt der Speicher 44 den im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert durch den neu berechneten Schwellwert.
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Wenn die Differenz zwischen dem neu berechneten Schwellwert und dem im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert klein ist, könnte sich das aus einem temporären Grund, wie z. B. einer wiederholten Streuung o. ä., ergeben. Durch das Beseitigen eines solchen temporären Grundes kann der Speicher 44 einen Schwellwert mit höherer Präzision speichern. Der vorbestimmte Referenzwert wird durch Versuche oder Simulationen voreingestellt und im Speicher 44 vorgespeichert.
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Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm eines Unterprogramms in 5 die Verarbeitungsprozesse der Motorstartsteuerung durch die elektronische Steuereinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Die Verarbeitungsprozesse in den Schritten S102 - S118 in 5 entsprechen jenen gemäß der ersten Ausführungsform, so dass hierbei auf eine erneute Erläuterung verzichtet wird.
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Wird in Schritt S118 ein Schwellwert berechnet, geht die Verarbeitung zu Schritt S140 über, in dem überprüft wird, ob der Schwellwert im Speicher 44 gespeichert ist. Bei der Beurteilung (JA) in Schritt S140, dass der Schwellwert im Speicher 44 gespeichert ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S142 über. Bei der Beurteilung (NEIN) in Schritt S140, dass der Schwellwert nicht im Speicher 44 gespeichert ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S144 über.
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In Schritt S142 wird überprüft, ob die Differenz zwischen dem in Schritt S118 berechneten Schwellwert und dem im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert den besagten vorbestimmten Referenzwert überschreitet. Bei der Beurteilung (JA), dass die Differenz zwischen dem in Schritt S118 berechneten Schwellwert und dem im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert den vorbestimmten Referenzwert überschreitet, geht die Verarbeitung zu Schritt S144 über. Bei der Beurteilung (NEIN), dass die Differenz zwischen dem in Schritt S118 berechneten Schwellwert und dem im Speicher 44 gespeicherten Schwellwert den vorbestimmten Referenzwert nicht überschreitet, geht die Verarbeitung zu Schritt S146 über. Auch bei der erfolgreichen Zylinderidentifizierung in Schritt S110 geht die Verarbeitung zu Schritt S146 über.
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Falls ein früher berechneter Schwellwert im Speicher 44 gespeichert ist, ersetzt der Speicher 44 in Schritt S144 den gespeicherten Schwellwert durch einen in Schritt S118 berechneten neuen Schwellwert. Falls kein früher berechneter Schwellwert im Speicher 44 gespeichert ist (z. B. beim ersten Start der Brennkraftmaschine 1 nach der Herstellung), speichert der Speicher 44 den in Schritt S118 berechneten Schwellwert. Wird die Verarbeitung in Schritt S144 beendet, geht die Verarbeitung zu Schritt S146 über.
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In Schritt S146 wird durch den Kraftstoffeinspritzungsregler 40 der Motorstart erkannt, woraufhin der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 fortgesetzt wird.
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Wie oben erläutert, kann gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein temporärer Grund, wie z. B. eine wiederholte Streuung u. a., im Zuge der Aktualisierung des Schwellwertes im Speicher 44 ausgeschlossen werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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In der zweiten Ausführungsform wurde der vorgegebene Referenzwert zur Überprüfung, ob der Speicher 44 den Schwellwert aktualisieren sollte, als Festwert definiert. In der dritten Ausführungsform wird dagegen der vorgegebene Referenzwert zur Überprüfung, ob der Speicher 44 den Schwellwert aktualisieren sollte, als variabler Wert definiert. Dies beruht auf den folgenden Gesichtspunkten.
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Beim erneuten Start nach relativ kurzer Zeit nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 1 sind die Temperaturen des Motoröls und des Motorkühlwassers höher als im Falle, dass die Brennkraftmaschine 1 länger außer Betrieb ist. Insbesondere beeinflusst die Temperatur des Motoröls das glatte Laufen der Brennkraftmaschine 1. Konkret ist bei höheren Temperaturen des Motoröls die Viskosität des Motoröls niedriger und der Bewegungswiderstand in der Brennkraftmaschine 1 kleiner. Die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 beim Start der Brennkraftmaschine 1 wird somit größer als beim Start nach einer langen Abstellzeit der Brennkraftmaschine 1.
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Beim Kaltstart z. B. in einer Situation bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt hat das Motoröl hingegen eine höhere Viskosität, so dass die Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 beim Start der Brennkraftmaschine 1 kleiner ist als üblich.
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Im Hinblick auf eine solche Situation ändert der Speicher 44 gemäß der vorliegenden Ausführungsform anhand der Temperatur des Motoröls den besagten vorbestimmten Referenzwert zur Überprüfung, ob der Schwellwert aktualisiert werden sollte. Konkret vergrößert der Speicher 44 den Referenzwert bei höheren Temperaturen des Motoröls, und verkleinert den Referenzwert bei niedrigen Temperaturen.
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Der vorbestimmte Referenzwert kann z. B. aus einem Kennfeld bestimmt werden, wobei die Temperatur des Motoröls als Eingangswert dient. Als Eingangswert des Kennfeldes könnte anstatt der Temperatur des Motoröls die Temperatur des Motorkühlwassers verwendet werden. Der vorbestimmte Referenzwert kann ferner anhand der Temperatur des Motoröls oder der Temperatur des Motorkühlwassers durch eine vorbestimmte Formel bestimmt werden. Das Kennfeld und die Formel können durch Versuche oder Simulationen voreingestellt werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Referenzwert bei jedem Start der Brennkraftmaschine 1 durch ein weiteres Unterprogramm berechnet. Auch die vorliegende Ausführungsform ist durch das Flussdiagramm des Unterprogramms in 5 ausführbar. In Schritt S142 wird allerdings der beim Start berechnete Referenzwert verwendet.
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Auf diese Weise wird durch die Definition eines variablen Referenzwertes zur Überprüfung, ob der Schwellwert aktualisiert werden sollte, die Verwendung eines angemessenen Referenzwertes entsprechend den Umgebungsbedingungen beim Start der Brennkraftmaschine 1 ermöglicht.
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Alternativ könnte der Speicher 44 die Aktualisierung des Schwellwertes unterbrechen, falls die Temperatur des Motoröls oder die Temperatur des Motorkühlwassers äußerst hoch oder niedrig ist. Dies beruht auf dem Gedanken, dass die Aktualisierung des Schwellwertes anhand der unter solchen speziellen Bedingungen gemessenen Änderungsgröße der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 6 nicht vorteilhaft ist.
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Bei welchen Temperaturen des Motoröls oder Motorkühlwassers der Speicher 44 die Aktualisierung des Schwellwertes untersagen sollte, kann durch Versuche oder Simulationen voreingestellt werden.
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Wie oben erwähnt, kann gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Aktualisierung des Schwellwertes unter Berücksichtigung des Einflusses der Umgebung beim Start der Brennkraftmaschine 1 ermöglicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Kraftstoffeinspritzventil
- 7
- Kurbelrad
- 8
- Kurbelsensor
- 10
- Nockenrad
- 11
- Nockenwellensensor
- 20
- Elektronische Steuereinheit
- 30
- Nockenwellensensorfehler-Feststellungsabschnitt
- 32
- Testeinspritzungsabschnitt
- 34
- Zylinderbestimmungsabschnitt
- 42
- Schwellwertrechner
- 44
- Speicher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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